(57)【要約】  内部電極を有する積層体を備える積層セラミックコンデンサを製造するにあたり、内部電極が薄層化されても、積層体を焼結させるための焼成工程において、電極切れや玉化等の状態変化が生じにくいようにする。  誘電体セラミック原料粉末を含む誘電体セラミック層（３）と内部電極（４および５）とを備える、積層セラミックコンデンサ（１）のための積層体（２）の生の状態のものを焼成する際、室温から最高温度までの平均昇温速度を４０℃／秒以上とする温度プロファイルにて熱処理するようにするとともに、誘電体セラミック原料粉末として、ＢａＴｉＯ３系を主成分とし、副成分として、Ｒ（ＲはＳｃ等）、Ｍ（ＭはＭｎ等）およびＭｇを含有し、主成分１００モル部に対する、副成分の含有総量をＤモル部とし、主成分を与えるセラミック原料粉末の比表面積をＥｍ２／ｇとするとき、Ｄ／Ｅが０．２〜０．８であるものを用いる。
2011024582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体セラミック原料粉末を含みかつ積層された複数の誘電体セラミック層と前記誘電体セラミック層間の特定の界面に沿って形成される内部電極とを備える、生の積層体を作製する工程と、
前記生の積層体を焼結させるため、室温から最高温度までの平均昇温速度を４０℃／秒以上とする温度プロファイルにて前記生の積層体を熱処理する、焼成工程と
を備え、
前記誘電体セラミック原料粉末は、ＡＢＯ３（Ａは、Ｂａを必ず含み、さらにＣａおよびＳｒの少なくとも一方を含むことがある。Ｂは、Ｔｉを必ず含み、さらにＺｒおよびＨｆの少なくとも一方を含むことがある。）を主成分とし、副成分として、Ｒ（Ｒは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種）、Ｍ（Ｍは、Ｍｎ、Ｃｒ、ＣｏおよびＦｅから選ばれる少なくとも１種）およびＭｇを含有し、前記主成分１００モル部に対する、前記副成分の含有総量をＤモル部とし、前記主成分を与えるセラミック原料粉末の比表面積をＥｍ２／ｇとするとき、Ｄ／Ｅが０．２〜０．８である、
積層セラミックコンデンサの製造方法。
【請求項２】
前記焼成工程は、室温から最高温度までの平均昇温速度を１００℃／秒以上とする温度プロファイルにて実施される、請求項１に記載の積層セラミックコンデンサの製造方法。
【請求項３】
積層された複数の誘電体セラミック層、および前記誘電体セラミック層間の特定の界面に沿って形成された複数の内部電極をもって構成される、積層体と、
前記積層体の外表面上の互いに異なる位置に形成され、かつ前記内部電極の特定のものに電気的に接続される、複数の外部電極と
を備え、
前記誘電体セラミック層を構成する誘電体セラミックは、ＡＢＯ３（Ａは、Ｂａを必ず含み、さらにＣａおよびＳｒの少なくとも一方を含むことがある。Ｂは、Ｔｉを必ず含み、さらにＺｒおよびＨｆの少なくとも一方を含むことがある。）を主成分とし、副成分として、Ｒ（Ｒは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種）、Ｍ（Ｍは、Ｍｎ、Ｃｒ、ＣｏおよびＦｅから選ばれる少なくとも１種）およびＭｇを含有し、
前記誘電体セラミック層を構成する誘電体セラミックの平均グレイン径が１００ｎｍ以下である、積層セラミックコンデンサ。
【請求項４】
前記誘電体セラミック層を構成する誘電体セラミックの平均グレイン径が５０ｎｍ以下である、請求項３に記載の積層セラミックコンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、積層セラミックコンデンサの製造方法および積層セラミックコンデンサに関するもので、特に、積層セラミックコンデンサの製造方法における改良、およびこの改良された製造方法に適した積層セラミックコンデンサにおいて用いられるＢａＴｉＯ３系誘電体セラミックの組成における改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
積層セラミックコンデンサにおいて、その小型化（薄型化）を図るにあたっては、誘電体セラミック層だけでなく、内部電極についても薄層化を図ることが有効である。しかしながら、内部電極の薄層化が進むと、生の積層体を焼結させるための焼成工程の結果、電極切れが生じやすくなる。この電極切れを抑制し得る技術として、たとえば以下のものが提案されている。【０００３】
特開２００８‐２２６９４１号公報（特許文献１）では、焼成工程での昇温速度を５００℃／時〜５０００℃／時とすることにより、電極切れを抑制し、電極厚０．８〜１μｍを実現している。【０００４】
特開２０００‐２１６０４２号公報（特許文献２）では、焼成時の昇温過程における７００℃〜１１００℃で、昇温速度を５００℃／時以上とし、１１００℃以上において、雰囲気の酸素分圧を１０−８ａｔｍ以下とし、降温過程における１１００℃以下の一部において酸素分圧を１０−８ａｔｍ以上とすることにより、クラック等の構造欠陥を抑制し、得られた積層セラミックコンデンサの信頼性を高めるようにしている。【０００５】
大韓民国公開特許公報１０‐２００６‐０１３５２４９（特許文献３）では、最高温度より２０℃低い温度まで１０℃／秒の昇温速度で昇温することにより、電極切れ抑制と昇温時のオーバシュート（昇温時に所望の焼成温度よりさらに高い温度となること）抑制とを両立させている。【０００６】
以上、特許文献１〜３のいずれに記載の先行技術においても、昇温速度を高くするといった手段によって、内部電極の薄層化が可能となる効果が得られるが、その効果には限界があり、たとえばＮｉを導電成分として含む内部電極を備える積層セラミックコンデンサにおいて、焼成後の電極厚として０．３μｍ以下の実現は非常に困難である。【０００７】
また、卑金属を導電成分として用いた内部電極を備える生の積層体を焼成するための雰囲気は、たとえばＮ２／Ｈ２／Ｈ２Ｏ系であり、Ｎｉ／ＮｉＯ平衡酸素分圧より還元側で制御する必要があり、このことは、設備や材料設計に対する制約となる。【０００８】
また、セラミックがたとえばＬｉ等の揮発成分を含む場合、焼成時において、この揮発成分は飛散しやすい。そして、焼成されるべき生の積層体のサイズ、すなわちチップサイズや焼成炉へのチャージ量により、揮発成分の残留量がばらつきやすいが、この残留量ばらつきを抑制することは困難である。【０００９】
他方、積層セラミックコンデンサの小型化（薄型化）かつ大容量化が進み、誘電体セラミック層については、その厚みが０．５μｍ以下になりつつある。このような誘電体セラミック層の薄層化に対応するためには、誘電体セラミック層を構成する誘電体セラミックのグレインの微小化が必要である。そのため、誘電体セラミック原料粉末も微粒化する必要がある。【００１０】
しかし、誘電体セラミック原料粉末を、たとえば数ｎｍレベルにまで微粒化すると、焼成時に粒成長しやすく、その結果、高温負荷条件下での積層セラミックコンデンサの寿命特性に劣るといった問題を招くことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−２２６９４１号公報
【特許文献２】特開２０００−２１６０４２号公報
【特許文献３】大韓民国公開特許公報１０−２００６−０１３５２４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る積層セラミックコンデンサの製造方法および積層セラミックコンデンサを提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、誘電体セラミック原料粉末を含みかつ積層された複数の誘電体セラミック層と誘電体セラミック層間の特定の界面に沿って形成される内部電極とを備える、生の積層体を作製する工程と、生の積層体を焼結させるため、生の積層体を熱処理する、焼成工程とを備える、積層セラミックコンデンサの製造方法にまず向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、次のような構成を備えることを特徴としている。【００１４】
すなわち、この発明では、上記焼成工程において、室温から最高温度までの平均昇温速度を４０℃／秒以上とする温度プロファイルが採用される。そして、上記誘電体セラミック原料粉末の組成および性状に関して、このような高速昇温に適したものとするため、以下のような構成が採用される。【００１５】
誘電体セラミック原料粉末は、ＡＢＯ３（Ａは、Ｂａを必ず含み、さらにＣａおよびＳｒの少なくとも一方を含むことがある。Ｂは、Ｔｉを必ず含み、さらにＺｒおよびＨｆの少なくとも一方を含むことがある。）を主成分とし、副成分として、Ｒ（Ｒは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種）、Ｍ（Ｍは、Ｍｎ、Ｃｒ、ＣｏおよびＦｅから選ばれる少なくとも１種）およびＭｇを含有する。そして、主成分１００モル部に対する、副成分の含有総量をＤモル部とし、主成分を与えるセラミック原料粉末の比表面積をＥｍ２／ｇとするとき、Ｄ／Ｅが０．２〜０．８である。【００１６】
この発明に係る積層セラミックコンデンサの製造方法において、上記焼成工程は、好ましくは、室温から最高温度までの平均昇温速度を１００℃／秒以上とする温度プロファイルにて実施される。【００１７】
この発明は、また、積層された複数の誘電体セラミック層、および誘電体セラミック層間の特定の界面に沿って形成された複数の内部電極をもって構成される、積層体と、積層体の外表面上の互いに異なる位置に形成され、かつ内部電極の特定のものに電気的に接続される、複数の外部電極とを備える、積層セラミックコンデンサにも向けられる。【００１８】
この発明に係る積層セラミックコンデンサは、誘電体セラミック層を構成する誘電体セラミックが、ＡＢＯ３（Ａは、Ｂａを必ず含み、さらにＣａおよびＳｒの少なくとも一方を含むことがある。Ｂは、Ｔｉを必ず含み、さらにＺｒおよびＨｆの少なくとも一方を含むことがある。）を主成分とし、副成分として、Ｒ（Ｒは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種）、Ｍ（Ｍは、Ｍｎ、Ｃｒ、ＣｏおよびＦｅから選ばれる少なくとも１種）およびＭｇを含有するとともに、誘電体セラミック層を構成する誘電体セラミックの平均グレイン径が１００ｎｍ以下であることを特徴としている。【００１９】
この発明に係る積層セラミックコンデンサにおいて、誘電体セラミック層を構成する誘電体セラミックの平均グレイン径は５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
この発明に係る積層セラミックコンデンサの製造方法によれば、誘電体セラミック層において、セラミックの粒成長を抑制する作用をもつ上記副成分元素が含まれていて、また、焼成工程において、短時間で焼結が完了するため、誘電体セラミック層において、上記副成分元素の偏析の発生を極力防ぎ、これらを均一に存在させることができる。よって、焼成時における粒成長が生じにくくなり、得られた誘電体セラミック層を構成するセラミックが微小グレインをもって構成されるものとすることができる。【００２１】
このようなことから、積層セラミックコンデンサにおいて、誘電体セラミック層が薄層化されても、高温負荷試験における寿命特性を良好なものとすることができる。また、誘電体セラミック層が与える特性を安定させることができる。さらに、副成分元素の添加量が比較的少なくても、副成分元素による効果を十分に発揮させることができる。【００２２】
また、この発明によれば、内部電極において、焼成工程での熱処理中の電極切れや玉化等の状態変化が抑制され、内部電極のカバレッジを高く維持しながら、内部電極の薄層化を進めることができ、積層セラミックコンデンサの小型化かつ大容量化に寄与する。【００２３】
また、内部電極の薄層化および高カバレッジ化は、内部電極の収縮抑制の結果もたらされたものであるため、内部電極の端部におけるボイドや隙間等の発生も同時に抑制することができる。したがって、熱処理後の積層体のシール性が向上し、積層セラミック電子部品としての耐環境信頼性も向上させることができる。【００２４】
また、上記のように内部電極の収縮が抑制されるため、内部電極が積層体の所定の面に引き出される場合、内部電極の引出し端部での引っ込み度合いが非常に小さくなる。また、焼成工程において、短時間で焼結が完了するため、誘電体セラミック層を構成するセラミックの添加成分によるガラス相の表面への移動および析出がほとんど発生しない。したがって、内部電極に電気的に接続される外部電極を形成するにあたって、内部電極の引出し端部を露出させるための工程を省略することができる。【００２５】
また、誘電体セラミック層を構成する誘電体セラミックが、Ｌｉ、Ｂ、Ｐｂ等の揮発成分（焼結助剤）を含有する場合であっても、焼成工程において短時間で焼結が完了するため、それら揮発成分の、焼成工程における熱処理による飛散が抑制される。その結果、これら揮発成分の残留量が、積層体のサイズや焼成炉へのチャージ量が変わることによって変動することを抑制することができる。【００２６】
また、Ｎｉなどの卑金属を導電成分として含む内部電極を備える積層セラミックコンデンサにあっては、従来、熱処理工程において、内部電極酸化抑制とセラミック還元抑制とを両立させるため、雰囲気中の酸素分圧を卑金属の平衡酸素分圧近傍に精密に制御する必要があり、焼成炉の設計を煩雑なものとしていた。これに対し、この発明によれば、焼成工程において昇温速度が高く、熱処理（セラミック焼結収縮）時間を短くすることができるため、卑金属の平衡酸素分圧より酸化側の雰囲気でも、ほとんど酸化させることなく、熱処理を行なうことができる。よって、誘電体セラミックが還元されにくく、また、再酸化処理する必要もなく、高い信頼性をもって積層セラミックコンデンサを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態による製造方法によって製造される積層セラミックコンデンサを図解的に示す断面図である。
【図２】実験例において作製した積層セラミックコンデンサに備える誘電体セラミック層を構成する誘電体セラミックにおける副成分の分散状態を評価するために求められた、波長分散型Ｘ線マイクロアナライザ（ＷＤＸ）でのＭｎ元素のマッピング分析像を示したもので、（１）は試料１０についてのもの、（２）は試料１１についてのものである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１を参照して、この発明が適用される積層セラミックコンデンサ１の構造について説明する。
【００２９】
積層セラミックコンデンサ１は、部品本体としての積層体２を備えている。積層体２は、積層された複数の誘電体セラミック層３と誘電体セラミック層３間の特定の界面に沿って形成される複数の内部電極４および５とを備えている。積層体２の一方および他方端面６および７には、それぞれ、複数の内部電極４および５の各端部が露出していて、これら内部電極４の各端部および内部電極５の各端部を、それぞれ、互いに電気的に接続するように、外部電極８および９が形成されている。
【００３０】
このような積層セラミックコンデンサ１を製造するにあたっては、まず、内部電極４および５が印刷されたセラミックグリーンシートを積層するといった周知の方法により、積層体２の生の状態のものが作製される。次いで、生の積層体を焼結させるため、焼成工程が実施される。次いで、焼結した積層体２の端面６および７上に、それぞれ、外部電極８および９が形成され、積層セラミックコンデンサ１が完成される。
【００３１】
この発明では、上述した積層体２に備える誘電体セラミック層３となるべきセラミックグリーンシートに含まれる誘電体セラミック原料粉末として、次のような組成および性状を有するものが用いられる。
【００３２】
すなわち、誘電体セラミック原料粉末は、ＡＢＯ３（Ａは、Ｂａを必ず含み、さらにＣａおよびＳｒの少なくとも一方を含むことがある。Ｂは、Ｔｉを必ず含み、さらにＺｒおよびＨｆの少なくとも一方を含むことがある。）を主成分とし、副成分として、Ｒ（Ｒは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕから選ばれる少なくとも１種）、Ｍ（Ｍは、Ｍｎ、Ｃｒ、ＣｏおよびＦｅから選ばれる少なくとも１種）およびＭｇを含有する。そして、この誘電体セラミック原料粉末において、主成分１００モル部に対する、副成分の含有総量をＤモル部とし、主成分を与えるセラミック原料粉末の比表面積をＥｍ２／ｇとするとき、Ｄ／Ｅは０．２〜０．８である。
【００３３】
また、上述した焼成工程において、この発明では、室温から最高温度までの平均昇温速度を４０℃／秒以上とする温度プロファイルが適用された熱処理工程が実施される。好ましくは、上記温度プロファイルは１００℃／秒以上とされる。
【００３４】
上述の熱処理工程の前に、生の積層体は脱脂処理されることが好ましい。
【００３５】
また、熱処理工程において、前述した最高温度到達後、この温度を保持することなく、直ちに冷却されることが好ましい。
【００３６】
前述のような組成および性状を有する誘電体セラミック原料粉末を用いながら、上記のような高い昇温速度を適用して、積層セラミックコンデンサ１を製造したとき、誘電体セラミック層３を構成する誘電体セラミックの平均グレイン径を１００ｎｍ以下、好ましくは、５０ｎｍ以下というように微小化することができる。
【００３７】
なお、図示した積層セラミックコンデンサ１は、２個の外部端子８および９を備える２端子型のものであったが、多端子型の積層セラミック電子部品にも適用することができる。
【００３８】
以下に、この発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。
【００３９】
（Ａ）主成分用セラミック粉末の作製
まず、チタン酸バリウム粉末およびチタン酸バリウムカルシウム粉末を準備した。チタン酸バリウム粉末については、ＢａＣＯ３粉末とＴｉＯ２粉末とを、また、チタン酸バリウムカルシウム粉末については、ＢａＣＯ３粉末とＣａＣＯ３粉末とＴｉＯ２粉末とを、各々所定量秤量した後、ボールミルにより４２時間混合し、熱処理を行ない、固相反応により、ＢａＴｉＯ３（以下、「ＢＴ」）粉末および（Ｂａ0.90Ｃａ0.10）ＴｉＯ３（以下、「ＢＣＴ」）粉末を得た。
【００４０】
ここで、ＢＴ粉末およびＢＣＴ粉末の各々について、表１に示すような狙いの粒径および比表面積（ＳＳＡ）を有するものを作製した。なお、粒径は、ＳＥＭ観察像を球形換算した場合の平均粒径であり、ＳＳＡについては、窒素吸着法を用いたマルチソーブ装置で測定したものである。
【００４１】
（Ｂ）誘電体セラミック原料粉末の作製
表１に示した試料１〜１７を得るため、上記のようにして得られたＢＴ粉末およびＢＣＴ粉末の各々に、ＭｇＯ、ＭｎＯ、Ｄｙ２Ｏ３およびＳｉＯ２の各粉末を以下のように配合した。
【００４２】
・試料１、２および７〜９：  １００ＢＴ（またはＢＣＴ）−１．０Ｄｙ−１．０Ｍｇ−０．３Ｍｎ−１．０Ｓｉ
・試料３〜６：  １００ＢＴ（またはＢＣＴ）−１０Ｄｙ−１０Ｍｇ−３Ｍｎ−１．０Ｓｉ
・試料１０〜１３、１６および１７：  １００ＢＴ（またはＢＣＴ）−２．５Ｄｙ−２．５Ｍｇ−０．８Ｍｎ−１．０Ｓｉ
・試料１４：  １００ＢＴ−３．０Ｄｙ−１．１Ｍｇ−０．８Ｍｎ−１．１Ｓｉ
・試料１５：  １００ＢＴ−７．４Ｄｙ−２．７Ｍｇ−２．０Ｍｎ−１．１Ｓｉ。
【００４３】
次に、これら配合物を、ボールミルにより５時間混合した。次いで、乾燥および乾式粉砕を行ない、誘電体セラミック原料粉末を得た。
【００４４】
（Ｃ）積層セラミックコンデンサの作製
上記誘電体セラミック原料粉末に、ポリビニルブチラール系バインダおよびエタノールを加えて、ボールミルにより５時間湿式混合し、セラミックスラリーを作製した。
【００４５】
次に、このセラミックスラリーを、ダイコータによりシート状に成形し、セラミックグリーンシートを得た。
【００４６】
次に、上記セラミックグリーンシート上に、Ｎｉを主成分とする導電性ペーストをスクリーン印刷し、内部電極となるべき導電性ペースト膜を形成した。
【００４７】
また、上記セラミックグリーンシートの主面上で導電性ペースト膜がある領域とない領域との間で生じ得る段差解消のための対策として、上記セラミックスラリーと同じ組成を有する誘電体ペースト膜を、導電性ペースト膜の同等の厚みをもって、導電性ペースト膜のない領域に形成した。
【００４８】
次に、導電性ペースト膜および誘電体ペースト膜が形成されたセラミックグリーンシートを導電性ペースト膜の引き出されている側が互い違いになるように１層ずつ積層し、有効層が５層となる生の積層体を得た。
【００４９】
次に、生の積層体を、Ｎ２雰囲気中にて３００℃の温度に加熱し、バインダを燃焼させた後、Ｎ２雰囲気中にて７００℃の温度で再度バインダを燃焼させた。
【００５０】
その後、従来の焼成方法にならって、酸素分圧１０−１０ＭＰａのＨ２−Ｎ２−Ｈ２Ｏガスからなる還元性雰囲気中にて、表１の昇温速度にて昇温する熱処理を実施し、焼結した積層体を得た。ここで、昇温速度に応じて、焼成工程での最高温度およびこの最高温度でのキープ時間条件を以下のように設定した。
【００５１】
・昇温速度が５０℃／分の場合：  最高温度１２００℃で、５分間キープ
・昇温速度が４０〜２００℃／秒の場合：  最高温度１４００℃で、キープなし。
【００５２】
次に、焼結した積層体の両端面にＢ２Ｏ３−Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２−ＢａＯガラスフリットを含有するＣｕペーストを塗布し、Ｎ２雰囲気中において８００℃の温度で焼き付け、内部電極と電気的に接続された外部電極を形成し、試料となる積層セラミックコンデンサを得た。
【００５３】
このようにして得られた積層セラミックコンデンサの外形寸法は、幅０．５ｍｍ、長さ１．０ｍｍであり、誘電体セラミック層の１層あたりの対向電極面積は０．３ｍｍ２であった。また、誘電体セラミック層の厚みは０．３μｍであり、内部電極の厚みは０．３μｍであった。
【００５４】
（Ｄ）評価
表１に示すように、グレイン径、粒成長度および高温負荷寿命試験での不良数を評価した。
【００５５】
グレイン径の測定は、各試料に係る積層セラミックコンデンサを破断し、１０００℃の温度でサーマルエッチングし、破断面を、走査型顕微鏡を用いて観察することによって行なった。すなわち、この観察像について画像解析を行ない、円相当径をグレイン径とした。測定グレイン個数を３００個とし、その平均値を求め、表１に示した「グレイン径」とした。
【００５６】
粒成長度は、「粒成長度」＝「焼成後の平均グレイン径」／「主成分用セラミック粉末の粒径」の式により算出した。
【００５７】
高温負荷寿命試験での不良数を求めるため、温度８５℃にて、厚み０．３μｍの誘電体セラミック層に対して、ＤＣ４Ｖを印加し、各試料に係る積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗の経時変化を測定する高温負荷寿命試験を実施した。ここで、高温負荷寿命試験を各々１００個の試料について実施し、２０００時間経過するまでに、絶縁抵抗値が１００ｋΩ以下になった試料を不良と判定した。
【００５８】
【表１】
2011024582.tif 000003
【００５９】
表１より、次のことがわかる。
【００６０】
昇温速度が５０℃／分の試料１、３、５、７、８、１０および１２では、粒成長し、グレイン径が２００ｎｍを大きく超えている。そして、このようにグレイン径が大きくなったものは、高温負荷寿命試験の不良個数も多い。
【００６１】
他方、昇温速度が４０℃／秒以上の試料２、４、６、９、１１および１３〜１７のうち、Ｄ／Ｅが０．２未満の試料２、９および１４についても、粒成長し、グレイン径が１００ｎｍを超えている。そして、このようにグレイン径が大きくなったものは、高温負荷寿命試験の不良個数も多い。
【００６２】
これらに対し、昇温速度が４０℃／秒以上であって、Ｄ／Ｅが０．２〜０．８である試料４、６、１１、１３および１５〜１７では、グレイン径が１００ｎｍ以下と小さく抑えられ、高温負荷寿命試験の不良個数も０である。特に、これら試料４、６、１１、１３および１５〜１７のうち、昇温速度が１００℃／秒以上の試料４、６、１１、１３、１５および１７では、グレイン径が５０ｎｍ以下とより小さく抑えられている。
【００６３】
さらに、たとえば試料１１、１６および１７の間で比較すると、試料１１では昇温速度が２００℃／秒、試料１６では昇温速度が４０℃／秒、試料１７では昇温速度が１００℃／秒というように、昇温速度のみが異なっている。その結果、昇温速度がより高くなる試料１６、１７、１１の順で、グレイン径が、５５ｎｍ、５０ｎｍ、４５ｎｍというように、より小さくなっている。
【００６４】
なお、表１には、Ｄ／Ｅが０．８を超える試料が示されていないが、Ｄ／Ｅが０．８を超えると、焼成工程において、昇温速度を仮に４０℃／秒以上、さらには１００℃／以上というように高速昇温をもって焼成したとしても、副成分の偏析が生じ、高温負荷寿命試験における寿命特性が悪くなることが確認されている。
【００６５】
図２には、この実験例において作製した積層セラミックコンデンサに備える誘電体セラミック層を構成する誘電体セラミックにおける副成分の分散状態を評価するために求められた、波長分散型Ｘ線マイクロアナライザ（ＷＤＸ）でのＭｎ元素のマッピング分析像が示されている。図２において、（１）は試料１０についてのもの、（２）は試料１１についてのものである。
【００６６】
なお、図２は、フルカラー表示ではないため、Ｍｎ元素のマッピング分析を正確に表示するものではないが、白黒表示において、濃淡のコントラストの強い方がＭｎ元素の偏析がより強く生じていると判定できる。
【００６７】
試料１０と試料１１とは、焼成工程での昇温速度、最高温度およびキープ時間といった焼成条件が互いに異なっている。２００℃／秒といった高い昇温速度が採用された試料１１では、図２（２）に示すように、副成分としてのＭｎ元素の偏析があまりなく、セラミック粒子にほぼ均一に分散している。これが粒成長の抑制効果を高めていると考えられる。これに対して、５０℃／分といった低い昇温速度が採用された試料１０では、図２（１）に示すように、Ｍｎ元素の偏析が強く生じている。
【００６８】
なお、上記実験例では、誘電体セラミック原料粉末において、副成分元素ＲとしてＤｙを用い、副成分元素ＭとしてＭｎを用いたが、副成分元素Ｒとして、Ｄｙ以外のＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂおよびＬｕのいずれかを用いた場合であっても、あるいは、副成分元素Ｍとして、Ｍｎ以外のＣｒ、ＣｏおよびＦｅのいずれかを用いた場合であっても、同様の結果が得られることを確認している。
【符号の説明】
【００６９】
１  積層セラミックコンデンサ
２  積層体
３  誘電体セラミック層
４，５  内部電極
【図１】
2011024582.tif 000004
【図２】
2011024582.tif 000005
【国際調査報告】
2011024582.tif 000006
2011024582.tif 000007
2011024582.tif 000008
2011024582.tif 000009